A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
Integration of data from genome-wide sequencing experiments and metabolomics experiments is a challenge. In this paper we report, for the first time, generation, analysis and integration of transcriptome, cistrome and metabolome data from breast cancer cells treated with estradiol.
עם כניסתו של -omics גישות הבנתנו את המחלות הכרוניות כמו סרטן ותסמונת מטבולית השתפרה. עם זאת, כריית יעיל של המידע המערך הנתונים גדול בקנה המידה כי מתקבלים microarrays ביטוי גנים, ניסויי רצף עמוקים או פרופיל מטבולים חיונית לחשוף ולאחר מכן למקד בצורה יעילה הרגולטורים הקריטיים של פנוטיפים תא פגועים. קולטן אסטרוגן α (ERα) הוא אחד הגורמים מאסטר תמלול הסדרת תוכניות הגן שחשוב סרטן שד תגובת אסטרוגן. על מנת להבין את תפקידו של ERα איתות במטבוליזם סרטן השד השתמשנו נתונים transcriptomic, cistromic ו metabolomic מתאי MCF-7 שטופלו אסטרדיול. בדו"ח זה תארנו דור של דגימות RNA-seq, שבב Seq וניסויי metabolomics ועל ניתוח חישובית אינטגרטיבית של הנתונים המתקבלים. גישה זו שימושית המגדירה שומה רומןמנגנוני cular ומעגלי רגולטוריות גן מוסדר על ידי גורם שעתוק מסוים אשר משפיע חילוף חומרים של תאים נורמלים או חולים.
אסטרוגנים הם הרגולטורים החשובים של תהליכים פיזיולוגיים רבים בשתי נקבות וזכרים כולל רקמות הרבייה, רקמות מטבולית, המוח ועצמות 1. בנוסף השפעות מועילות ברקמות אלה, אסטרוגנים גם לנהוג סרטן עולה חלב ורקמות רבייה. אסטרוגנים בעיקר לעבוד דרך למיונים להשרות סוג תא השפעות ספציפיות. רצף עמוק של תמלילי מוסדר על ידי ERα באמצעות RNA-seq ו הגנום כולו ניתוח אתרי הקישור ERα DNA באמצעות שבב Seq הוכיח להיות שימושי כדי להבין כיצד ERα עובד ברקמות וסוגי סרטן שונים שעולים מהם. אנחנו ואחרים פרסמנו פרופילי ביטוי גנים הקשורים קולטנים שונים (ERα vs ERβ) 2,3, הליגנדים שונים 3-5 ו coregulators השונה 2,4,6,7.
RNA-seq הוא השיטה העיקרית לבחון את transcriptome, מציע דיוק גבוה ויעילות לעומת ba microarrayניתוח ביטוי גנים SED 8. RNA המתקבל שורות תאים 2-4,7, רקמות או דגימות גידולים הם רצף, ממופה מכלולי גנומי זמינים וגנים מוסדרים באופן דיפרנציאלי מזוהים. הכרומטין immunoprecipitation (שבב) הוא מועסק לנתח את גורם שעתוק coregulator הכרומטין מחייב לאתרים מחייב רגולטוריות ידוע. שבב Seq (שבב ואחריו רצף קצב העברת נתונים גבוה) מספק זיהוי משוחדת של אתרי קישור העולמיים. Metabolomics היא גישה אחרת ביולוגיה מערכתית משמשת יותר ויותר, אשר מודדת באופן כמותי, בתגובת multiparametric הדינמית של מערכות חיות לגירויים שונים, כוללים כימיקלי הפרעות גנטיות.
על ידי ביצוע פרופיל מטבולים עולמי, הודעה תפקודית ניתן המתקבל תאים, רקמות, ודם. בנוסף, מידע מניסויים transcriptome לא תמיד משקפים שינויים בפועל ברמת אנזימי שתורמים הביוכימיים. מְשׁוּלָבניתוח של נתוני transcriptome ו metabolome מאפשר לנו לזהות לתאם שינויים בביטוי גנים עם שינויים המטבוליט בפועל. רתימת מידע מכל מערכי נתונים בקנה מידה גדול אלה מספקים את הפרטים מכניסטית כדי להבין את התפקיד של גורמי שעתוק ויסות מערכות ביולוגיות מורכבות, במיוחד אלה הנוגעים להתפתחות אנושית ומחלות כמו סרטן וסוכרת.
האופי המורכב של הגנום היונק מהווה אתגר לשלב באופן מלא לפרש את הנתונים שהתקבלו מניסויי transcriptome, cistrome ו metabolome. זיהוי אירועים מחייבים פונקציונליים שיובילו שינויים בביטוי של גני היעד חשוב כי אתרי קישור פונקציונליים פעם מזוהות; שהתפתח ניתוח, כולל ניתוח מוטיב שעתוק מחייבים (TF), יכול להתבצע עם דיוק גבוה. זה מוביל לזיהוי מפלים ומנגנוני TF משמעות ביולוגית. כמו כן comparis ישירהעל ניסויים RNA-seq ו-Seq שבב הם לא תמיד אפשרי מאחר שהנתונים כל ניסוי יש שונות קשקשים ורעשים ובמקרים מסוימים להיות מעורפלים ומטושטשים אותות משמעותיים על ידי רעש האוכלוסייה. אנחנו לא מודעים לכל מחקר המשלב את המידע על שלוש גישות עצמאיות אלא קשורות להבין את ויסות חילוף חומרים הישירה ידי ERα בסרטן השד. לכן, המטרה הכללית שלנו במאמר זה היא להתייחס אירועים מחייבים פרודוקטיבי ביטוי גנים ושינויים המטבוליט. על מנת להשיג מטרה זו, אנו משולבים נתוני RNA-seq, שבב Seq ו metabolomics ניסויים וזיהינו אלה אסטרוגן מושרה ERα מחייב אירועים שיגרמו לשינויי ביטוי גני מסלולים מטבוליים. בפעם הראשונה, אנו מספקים מערך שלם של פרוטוקולים (איור 1) להפקת שבב Seq, RNA-seq ו פרופיל metabolomics וביצוע ניתוח אינטגרטיבי של הנתונים לחשוף מעגלי גן רומן ויסות חילוף חומרים של שדשורות תאים סרטניים.
1. הכנת דוגמאות RNA-seq
2. הכנת מדגם שבב Seq
3. Assay Metabolomics הכנת דוגמאות
4. ניתוח אינטגרטיבי
transcriptomics
כדי לנתח גנים לידי ביטוי באופן דיפרנציאלי על ידי טיפול E2, בחרנו לבצע ניסוי RNA-seq. בנוסף לאספקת מידע על רמות ה- mRNA, נתוני Seq RNA יכול לשמש גם כדי לעקוב אחר שינויים ללא קידוד RNA (RNAs ללא קידוד ארוך, מיקרו-רנ"א) ואירועים שחבור חלופי. אנחנו לא מספק?...
במאמר זה תיארנו הדור וניתוח אינטגרטיבי של RNA-seq, שבב Seq ונתונים metabolomics מתאי MCF-7 כי מטופלים עם E2. פתחנו סדרה של פרוטוקולים האסטראטגי כדי לנצל את השיטות היעילות ביותר ואת מרכולתם רכה ידידותית למשתמש אשר מייצרות גילוי ביולוגי רלוונטי. למיטב ידיעתנו, ושלנו הוא המחקר הראשון...
אוניברסיטת אילינוי קיבל מענק החוקר שהופעלו מתוך פייזר ZME ו YCZ קיבל תמיכה משכורת מענק זה.
עבודה זו נתמכה על ידי תרומות של המכון הלאומי המזון והחקלאות, משרד החקלאות של ארה"ב, פרס ILLU-698-909 (ZME) ופייזר, Inc (ZME). תוך הם באחריות בלעדית של הכותבים ואינם מייצגים בהכרח את הדעות הרשמיות של משרד החקלאות האמריקאי.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Triglyceride Mix | Sigma | 17810-1AMP-S | |
Oleic acid | Sigma | O1257-10MG | Oleic Acid-Water Soluble powder |
TRIzol Reagent | Life technologies | 15596-026 | |
Dynabeads Protein A | Life technologies | 10006D | |
Dynabeads Protein G | Life technologies | 10007D | |
QIAquick PCR Purification Kit | QIAGEN | 28106 | DNA isolation of input sample |
ZYMO ChIP-DNA Isolation kit | Zymo Research | D5205 | ChIP DNA Clean & Concentrator |
Quant-iTª PicoGreen¨ dsDNA Assay Kit | Invitrogen | P7589 | DNA Quantitation |
RNase-Free DNase Set | QIAGEN | 79254 | RNA purification |
DEPC Treated Water | LIFE TECH | 462224 | Dnase/Rnase Free |
Model 120 Sonic Dismembrator | Fisher Scientific | FB120110 | With 1/8 probe |
Fisher Scientific Sound Enclosure | Fisher Scientific | FB-432-A | For sound reduction |
Eppendorf Tubes 5.0 ml | Eppendorf | 0030 119.401 | 200 tubes (2 bags of 100 ea.) |
Random Primer Mix | NEB | S1330S | |
DNTP MIX | NEB | N0447S | |
M-MuLV Reverse Transcriptase | NEB | M0253S | |
FastStart SYBR Green Master | ROCHE | 4673484001 | |
Agarose | Fisher | BP160100 | 1.5% agarose gel |
Qubit RNA HS Assay Kit | Life technologies | Q32852 | RNA quantification (100 assays) |
Formaldehyde | Sigma | F8775 | |
Protease Inhibitor tablets | Roche | 4693116001 | Each tablet is sufficient for 10 ml lysis buffer |
PhosSTOP Phosphatase Inhibitor Cocktail Tablets | Roche | 4906845001 | Each tablet is sufficient for 10 ml lysis buffer |
Qubit Assay Kits | Life technologies | Q32850 | For 100 assays |
Automated cell counter | ORFLO | MXZ000 | |
tube Rotator | VWR | 10136-084 | |
Victor X5 Multilple plate reader | PerkinElmer | 2030-0050 | |
Microcentrifuge 5417R | Eppendorf | 22621807 | |
Magnetic Stand | Diagenode | B04000001 | |
Fast Real-time PCR system | Applied Science | 4351405 |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved